摘要：大佬导演诺兰又搞事情了《奥本海默》最近的热度是嗷嗷的高影片是相当的优秀不过有些地方如果不是很了解历史背景的话会有些迷糊作为一个“负责任”的军事博主大兵这期视频把几个关于奥本海默的关键背景故事给弟兄们聊聊方便大家更好的理解这部影片爱因斯坦的三封信影片提到了是爱因
大佬导演诺兰又搞事情了
《奥本海默》最近的热度是嗷嗷的高
影片是相当的优秀
不过有些地方如果不是很了解历史背景的话会有些迷糊
作为一个“负责任”的军事博主
大兵这期视频
把几个关于奥本海默的关键背景故事给弟兄们聊聊
方便大家更好的理解这部影片
爱因斯坦的三封信
影片提到了是爱因斯坦写信给罗斯福总统
才促成了曼哈顿计划
但是电影并没有交代具体内容
以及为什么爱因斯坦会写这封信
实际上，爱因斯坦一共给罗斯福总统写了三封信
咱们先来看看这第一封信的内容
阁下：
我从费米和西拉德的手稿里
知道了他们最近的工作
使我预感在不久的将来
铀元素可能会变成一种重要的新能源
这一情况的某些方面似乎需要加以密切注意
如有必要
政府方面还应迅速采取行动
因此我认为我有责任请您注意以下情况和建议：
……在大量的铀中建立起原子核的链式反应会成为可能
由此会产生大量的能量和大量像镭一样的新元素
现在看来
几乎可以肯定
这件事在不久的将来就能做到
这种新现象也可用来制造炸弹
并且能够设想
尽管还很不确定
由此可以制造出极有威力的新型炸弹来
只要一颗这种类型的炸弹
用船运出去
并且使之在港口爆炸
很可能就会把整个港口连同它周围的一些区域一起毁掉……
鉴于这种情况
您也许会认为
让政府与那批在美国从事链式反应工作的物理学家经常接触是可取的
在这封信的结尾
爱因斯坦隐晦的表示
德国人已经开始研究这种新型炸弹了
如果盟军不想被打败
请务必也开始研究“大炸弹”
不过要说明的是
这封改写了历史进程的信
直接作者并不是爱因斯坦
而是一个叫利奥·西拉德的科学家
西拉德是匈牙利人
当时也已移居美国
曾在纳粹德国求学生活的他
知道德国正在搞核武器的研究
深知这一事件的严重后果
作为科学家
他个人自然无力阻止德国的核武器计划
唯一的途径是
寄希望于其他国家领先德国一步造出原子弹
他把目光投向了正冉冉上升的美国
思索之下
决定直接写信给美国总统发出警告
信很快写好了
但接下来怎样交到美国总统手中
并说服他接受建议
倒是一个大问题
西拉德人微言轻
他首先想到要找一位大人物背书
增加影响力
第一个想到的便是老朋友爱因斯坦
爱因斯坦在世界范围享有崇高的声望
他的话总统不会置之不理
其次西拉德又联络上了总统经济顾问萨科斯
请他帮忙把信转交总统
这才让罗斯福总统有机会看到这封信
但在接下来的几个月里
美国人的原子弹工程进展缓慢
由于当时美国没有介入战争
罗斯福政府认为这项研究并不紧迫
只是批复美国海军
向哥伦比亚大学资助了6000美金
这点钱对于研究“原子弹”
根本连杯水车薪都算不上
这让西拉德更加着急
于是他在1940年3月
再次找到爱因斯坦
他们写下了给罗斯福总统的第二封信
在信中
他们警告说
柏林正在从事各种关于铀的研究
并且该研究已取得突破性进展
所以请总统调查美国的工作是否进展得足够快
看完信后的小罗斯福召集了一个会议
并要求爱因斯坦能够参加
但爱因斯坦不愿过多介入
以自己正患感冒为由没有出席
但他却告诉总统
“这项工作要在一定条件下
才能以更快的速度和更大的规模进行
我对创造这些条件的明智和紧迫性深信不疑”
翻译一下就是
研究“炸弹”需要钱！需要很多很多的钱！
如果美国人不着急
那将来只能被德国人用新型炸弹收拾了
罗斯福总统听后明白了他的意思
1941年12月6日
在爱因斯坦给总统写第一封信的两年多后
美国启动了绝密计划“曼哈顿计划”
第三封信的内容
大兵暂且不表
等到了视频结尾咱们再来揭晓
接下来咱们看影片中另外一个“谜团”
奥本海默的团队制作了
核弹原型“小工具”（the gadget）
用以“三位一体”的核试验
兄弟们看到这个“核弹原型机”肯定会冒问号
如果记忆中的“小男孩”没有出错的话
不应该是一个圆柱形吗？
怎么变成了一个“球”
这就要从两种不同的原子弹结构说起了
内爆式与枪式 原子弹
根据重核中子数占比
远高于轻核的自然现象
科学家推论出当铀核被中子轰击
裂变成两个较轻的原子核的过程中
将产生出2到3个中子
而这2到3个中子会继续轰击周围的铀核
导致连锁反应
结果大量的铀核在互相轰击下
几乎同时产生核裂变
并释放出大量能量
这就是原子弹制造的基础——链式反应
由于链式反应
必须在拥有足够的临界质量以上时才能发生
否则会因为质量过低而中子快速跑飞
而无法进行下一轮轰击反应
如果反应物（铀235或钚239）质量过大
超过了临界质量
则会自动反应并发生爆炸
因此单块的反应物必须小于临界质量
而起爆时
必须让其快速超过临界质量
并发生链式反应
问题是这过程必须足够快
否则链式反应刚开始产生的热膨胀就又炸开了
链式反应就无法进行下去
为了克服这些难点
奥本海默团队设计了两种引爆方式
一种是枪式
在一个类似枪膛的管内
放入两块以上对于临界质量的反应物（铀235）
引爆时通过炸药推动铀块压逼在一起
导致铀块质量超过临界质量
并同时压迫末端中子源铍
释放出中子
在中子轰击下发生链式反应产生核爆炸
这种引爆方式的缺点非常明显
就是在链式反应初期
就由于能量释放产生热膨胀
导致铀块的临界密度降低
从而结束链式反应
1945年
美军投向广岛的原子弹“小男孩”
就是使用这种设计
结果原子弹内封装的约60公斤高浓缩铀235
大约只反应了1公斤
反应率只有1%多一点
大约相当于1.5万吨TNT当量
另一种设计是内爆式
这种设计把低于临界质量的反应物（钚239）做成球形
外层包裹着炸药
起爆时点燃外层炸药
瞬间产生的热膨胀会向内压迫包裹钚球的壳体
壳体变形并挤压里面的钚球
导致钚239的密度极具增加
并超过临界状态
挤压同时导致钚球中心的中子源铍球
释放出中子引起连锁反应并瞬间爆炸
这种设计从核心起爆反应均匀
能最大限度地利用反应物
反应率远高于枪式设计
美军投向长崎的原子弹“胖子”
和“三位一体”试验的“小工具”
同为内爆式设计
“胖子”使用比铀235更易裂变
和更易提取的钚239作为反应物
这颗钚弹只使用了约6公斤的钚239
但爆炸当量达到了2.2万吨TNT当量
比反应物多十倍的“小男孩”铀弹还高
接下来咱们再看一个有趣的现象
影片中奥本海默总是不间断的
向他桌子上的玻璃缸里放置玻璃球
难道科学家这么无聊吗？
其实这是在计算铀235的提取时间与储存量
也是制造“原子弹”的另一个难点
难得的原材料
不是所有的铀都能产生核裂变的
最开始时科学家发现只有铀235可以
而铀235在所有的天然铀中含量
大约只有0.71%
其余99%以上都是不能裂变的铀238
关键问题是铀238不单不能通过吸收中子产生连锁反应
它甚至会吸收多余的中子
也就是它至少能吸收1个中子
这样铀235核裂变产生的2到3个中子
很快就会被比自身多一百多倍的铀238吸收完
无法继续轰击其余的铀235
链式反应瞬间停止
因此要使链式反应生效的方法是
提高铀235的浓度
这就是常说的铀235提纯
根据当时的计算
铀235的浓度要达到90%以上
才能用于制造核武器
这是影片中制造核武器最大的难点
由于铀235是混合在铀238里面的
而且常规的铀是固态的
而铀235和铀238又是同一种元素
化学性质几乎完全一样
所以根本没法通过化学方法来提取铀235
当时科学家提出了好几种方法
但都耗能异常巨大
需要耗费大量能源
同时提取量又很慢
这就是奥本海默装填玻璃珠的原因
目前最常用的方法是气体离心法
通过大型离心机
把含有铀的化学气体中
质量较轻的铀235提取出来
因此目前是否拥有大型离心机
已经成为是否研究核武器的判断标准之一了
虽然提纯铀235极其困难
但科学家们很快就发现了另一种核裂变材料——钚239
这是一种自然矿石里找不到的元素
原子序数是94
比天然最重的元素铀的原子序数92还高2
这种元素最初是在核反应堆里发现的
在核反应堆里铀238通过吸收一颗慢中子
会有一定概率通过两次衰变成为钚239
而铀238的天然含量巨大
是最容易获得的铀元素
而且钚的化学性质与铀完全不一样
可以很方便的通过化学方法从铀中提取出来
因此钚239成了制造原子弹的最佳选择
钚239是在核反应堆里自然产生的
而核反应堆的铀235浓度要求只有3%
远低于核武器要求的90%
因此核武器的提纯工艺要求瞬间大降
而这也是奥本海默的玻璃杠能更快填满玻璃珠的原因之一
最后大兵来揭晓爱因斯坦的第三封信
第三封信
1944年底
爱因斯坦一位秘密参与曼哈顿计划的朋友
确信计划会取得成功
并拜访了爱因斯坦
他们都认为无论原子弹是否被用于战争
战争与和平的性质将永远被改变
1945年3月
西拉德在拜访爱因斯坦时也表示了同样的担忧
既然已经清楚德国并未成功研制原子弹
美国为什么还要迫不及待地制造它
于是爱因斯坦给罗斯福总统写下了第三封信
可惜的是罗斯福总统没有读到这封信
他在1945年4月12日去世后
这封信后来在他的办公室被发现
并被交给了继任者杜鲁门总统
杜鲁门又把它交给了国务卿马歇尔
虽然西拉德最终面见了马歇尔
但他不为所动
从此这封信就再也没有人看过了
根据后来爱因斯坦的表现
大兵揣测出几分这封信的内容
大概是爱因斯坦希望罗斯福总统停止研究“原子弹”
因为那些在科学家看来
可能是开启世界末日的“钥匙”
可惜新上任的杜鲁门并没有在意
而是加紧了核弹的研发
1945年8月6日
一枚被称为“小男孩”的原子弹被投在了广岛
那天下午
正在喝茶的爱因斯坦听到了这个消息
“哦，我的上帝！”
这是他得知消息后说的唯一一句话
就与电影的结尾一样
奥本海默因为恐惧人类滥用核武器
而反对继续研究“氢弹”
但历史的车轮被推动的那一刻起
就不是个人可以阻挡的了
兄弟们觉得
原子弹为人类带来了和平还是世界末日呢？
来源：信息大熔炉